从学生思维的角度设计教学——谈《等效平衡》的教学设计与思考

高晓军

（江苏省前黄高级中学 江苏 常州 213161）

等效平衡问题历来是教师难教也是学生难学的内容。 翻阅近几年的化学教学类期刊，发现对这个问题的研究不外乎是从建模思想或者是从平衡常数的角度来设计教学，并通过不同的训练达到学生熟练的目的。 但这些思想、角度或练习均是把等效平衡当成是一种经验规律传输给学生，而没有从更深层的意义上让学生理解为什么会达到“等效”的效果，而这种深层意义的思考才是最能丰富学生认知、 促进学生理解、启迪学生思维的东西。 下面是我在教学实践中对《等效平衡》教学内容的设计与思考，以期对高中化学基本原理的教学有所启示。

一、从系统的角度，以“可逆反应的限度究竟和什么有关系？ ”为问题，启迪学生深度思维

苏教版中“等效平衡”问题是在《化学反应速率与化学平衡》专题中学完“化学反应速率”和“化学反应的方向和限度”之后，在“化学平衡的移动”教学之中出现的一个延伸知识点。 在这之前的教学过程中，我已经带领学生思考和讨论了这样几个系列问题：①我们为什么要研究化学反应？ ②我们需要从哪些方面研究化学反应？ ③我们为什么要研究可逆反应？ ④我们需要从哪些方面研究可逆反应？ 对这些问题的思考与讨论，不仅可以使学生从整体上把握本单元、本专题知识的系统性，而且可以帮助学生认识到我们研究化学反应、学习化学的行为最终是要服务于社会、服务于人类的。 从这样一个系统思考的角度出发，“可逆反应的限度究竟和什么有关系？ ”这一问题就顺理成章地出现了。 而对这一问题的解决，需要从哲学的角度，内因和外因两个层次全面的分析。 内因是取决于反应物的本性，而外因则要从化学平衡状态最根本的原因v正＝v逆入手，探讨影响化学反应速率的各因素，若能影响到v正和v逆，且使得二者不再相等，则原平衡状态就会被破坏， 然后通过移动逐渐达到新的平衡， 即可逆反应的反应限度就会发生改变。 在这种深入思考和讨论的基础上， 对新的问题 “对一个特定的反应 （内因），在外界因素（外因）都相同的时候，其限度有什么特点？ ”就容易理解了。

系统论是由奥地利生物学家贝塔朗菲于1947 年创立的，是继相对论和量子力学之后，又一次“改变了世界的科学图景和当代科学家的思维方式” 的新理论。 整体性是系统论的核心思想，任何事物都是整体与部分的统一。 学生学习的各种“知识体系”，必然有着体系的整体性。 因此我们首先要建构起该学科的知识框架；其次，凡系统都是有序的，它是系统有机联系的反映，所以我们在进行教学设计时有必要从整体的角度有序地设计每节课的教学环节或系列问题情境，使学生能够有序地、整体地把握学科知识体系，有利于学生学习能力的提升。

二、从生活经验的角度，以“去新华书店买书”为活动内容，帮助学生体会化学与生活在思维上的密切关系

化学与生活密切相关，学生的“生活经验”，既可以作为学生学习化学的感性知识基础，提供化学知识建构的思维情境，又可以作为化学概念表征和原理的原型。 在学生对上述可逆反应限度问题深入理解以后，组织学生以“去新华书店买书”为活动内容：①甲和乙同学从学校出发；②丙同学从半路出发；③乙同学由于不小心走过头了。 最终三人都到了新华书店，所以三个人都到达了相同的目的地（限度点）。 无论是从起点出发，还是从中途出发，也无论是从正向出发，还是逆向出发（走过头后再返回），都是朝着新华书店（限度点）的方向运动，即都达到相同的效果。 事实上，当学生深入理解“平衡移动”和“等效平衡”的概念以后，回过头来看先前的种种生活经验，才发现生活中处处有平衡，处处有等效，在今后的生活和学习中便会自觉地运用这些原理处理和解决实际问题。 所以，以生活经验作为学生学习的 “先行组织者”， 会使得“知识”更易于建构，而“知识”的建构，又会使得生活经验具有深刻的理解性和创新性。

我们学习书本知识本身就是生活经验的需要，离开了生活经验的学习，便如无源之水、无本之木，生活经验是知识学习的基础材料，而知识学习又使生活经验得以深刻的理解，只有建立在这种深刻理解的基础上，人类关于生活世界的意义才能充分体现出来。 所以我们的教学也应该和生活经验相结合，只有在这种结合基础上的教学才有利于学生知识的建构，才是有效的、有意义的教学。

三、从直观的角度，以PPT 动画演示“达到限度点的过程”为形象工具，帮助学生在思维上建立等效的观点

现代化教学媒体有着不可替代的优越性。 在以学生的生活经验为先行组织者之后，我以恒温恒容的密闭容器中2SO2＋O2⇌2SO3反应为例， 适时给出了PPT 动画，简单表示如下：

（1）可以从起点出发，到达限度点。 以箭头的展开表示到达限度点（被限制、被制约之处）的过程。

（2）也可以从中途A 点出发，到达限度点。

（3）也可以从终点出发，达到限度点。 （可逆反应转化率不可能达到100%，即使被强制完全转化后，也会自动返回到限度点，即最大转化程度点。 ）

（4）也可以从中途B 点出发到达限度点。

之后，给出以下几个问题：①若A 点是走过了路程的20%，B 点是从终点出发走过了路程的10%，则A、B 两点代表的体系中各组分的物质的量是多少？ ②若从其他点出发，也要求达到相同的限度点，则出发点处各组分的物质的量应该是多少？③在限度点处，体系中各组分的浓度和百分含量有什么特点？学生的轻松回答说明了在他们的头脑中已经初步建立了等效的概念。 此时，对下面系列问题的深入探讨就顺其自然了。 ①你认为这样三个混合体系，A．2molSO2，1molO2；B．2molSO3；C．1．6molSO2，0．8molO2，0．4molSO3；在任何都能达到相同的限度点吗？②对这样两 个 混 合 体 系，A．2molSO2， 1molO2； B．4molSO2，2molO2；若要达到相同的限度点，在温度相等的时候，对反应容器的体积有要求吗？（对上述两个问题的理解，正是体现等效平衡最本质的东西：内因和外因共同影响限度点）③在容器的温度和体积相等的时候，达到平衡后， 上述两个体系中各组分的百分含量和浓度有什么关系？ ④若有这样四个混合体系A．2molSO2， 1molO2；B． 2molSO2， 2molO2；C．2molSO3，2molO2；D． 0．5molSO2， 0．25molO2；0．5molSO3；在等温等容的容器中， 达到平衡时SO2的转化率大小关系如何？

对这一系列问题的探讨，更加深入了学生对等效概念的理解。 这些有着相互联系的、层层深入的动画演示、问题探讨，可以有效地帮助学生对侵入的新事物、新问题、新信息进行高层次的思维，生成自己的理解，自主构建出新的知识结构即等效平衡的特点①限度点相同； ②平衡状态时各物质的百分含量相同；③可按系数比进行等效代换。

事实上， 学生的学习过程必须是也只能是学生自主建构的过程，在这种建构过程中，建立联系是必不可少的， 只有与原有认知结构之间建立起非任意的实质性的联系，才能帮助学生进行有意义的建构。不管是“接受学习”还是“发现学习”，都可以实现这种意义学习， 只要教师能够通过有效的教学手段创设环境， 为学生的学习在已有经验和新的知识之间建立起有意义的联系， 就能实现学生对新认知结构的自主建构。

四、从变式的角度，改变容器和反应特点，引导学生思维在变化中发现“变”与“不变”的本质原因

等效平衡内容之所以成为学生学习的难点，除了因为“等效”概念难以理解之外，还有一个重要的原因是因为化学反应及容器的特点不同。 在学生对“等效”概念深入理解之后，再变化反应，设计适合的情景，引导学生思维在变化中发现“变”与“不变”的本质原因。 例：在温度和体积相同的三个容器中，发生反应：H2＋I2（g）⇌2HI，比较下列各项内容。

?

学生在进行等效代换后，不难发现，容器③和容器①相比，各物质的物质的量均加倍，此时就相当于将容器①压缩，但由于此反应的△n＝0，压强对反应的限度没有影响，所以仍是等效，即限度和各物质的百分含量均相等，但由于总量增加了，而容器的体积不变，因此各物质的浓度也会随之成比例改变。 在此基础上再进行适当的改变， 将反应容器变成恒温恒压，上述表格中各项会有何变化？ 此时，学生就很容易理解，这个问题的本质实质上就是对“等效”的认识，至于容器和反应特点的变化，只不过是外界因素（主要是压强）对平衡影响的结果罢了。

像这种变换问题的条件或形式等非本质的特征，从不同角度、不同方面来加以说明，能够给学生的思维活动创造有利的前提， 促使学生对问题进行比较、分析，从中找出最本质的东西，即不变的成分，并对它们进行概括， 这样就可以使本质的东西能更全面、更突出地显露出来。

总之，对于化学基本原理的教学，我们既不能把原理当成是经验规律传递给学生，也不能仅仅让学生在实验、数据或练习中发现规律，我们更应该重视的是规律背后的深层原因以及更上位的、对这个客观世界的认识及思考问题。 而这些东西更应该成为我们教学目标设计中的一个重要因素， 尤其是对学生来讲“难学”的知识，要“以学定教”，从学生理解的角度，多层面、多手段设计教学，以启迪学生对本质原因及客观世界的思考。

［1］ 陈伟，谢铁丽． 系统学习法的学习指导［J］． 学园（教育科研），2012，（11）：93－94

［2］ 黄首晶． 从知识创新的视角看生活经验与书本知识的关系［J］． 教育研究与实验，2012，（2）：11－13

［3］ 蒋志辉，周兆雄． 建构主义的意义建构本质解析［J］． 高等函数学报（自然科学版），2011，（3）：24－25